(57)【要約】【課題】  操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行する。【解決手段】  据え切り制御部２１の制御により操舵輪が据え切りによって左右の何れかの転舵方向に転舵されている状態で、転舵状態量検知部２２は左右の各転舵方向に対する最大操舵角θＬ、θＲを検出し、操舵角の基準点（例えば、中点等）を検知する。摩擦状態量検知部２３は、据え切りによる転舵の実行時に、操舵角の角速度を検出し、検出した角速度と、操舵輪の接地荷重およびステアリングギア比等の所定の操舵状態量とに基づき、路面摩擦係数μを検知する。自動操舵制御部２４は、転舵状態量検知部２２により検知される操舵角の基準点と、摩擦状態量検知部２３により検知される路面摩擦係数μとに基づき、自動的な転舵を実行する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する駆動手段と、前記駆動手段により前記操舵輪を自動的に転舵させる制御手段とを備える車両の自動操舵装置であって、
前記制御手段による自動的な転舵の実行停止かつ車両の走行停止の状態において、前記操舵輪を前記駆動手段の据え切りにより転舵させる据え切り手段と、
前記据え切り手段による転舵の実行時に、少なくとも車両状態または路面状態を検出する検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された車両状態または路面状態に基づき前記操舵輪を自動的に転舵させることを特徴とする車両の自動操舵装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記据え切り手段による転舵の実行時に、前記操舵輪の転舵状態に係る転舵状態量に対する所定の基準点を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記操舵輪の転舵状態が前記検出手段により検出された前記基準点に基づく適宜の目標転舵状態と同等になるようにして前記操舵輪を自動的に転舵させることを特徴とする請求項２に記載の車両の自動操舵装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記据え切り手段による転舵の実行時に、前記操舵輪と路面との間の摩擦状態量を検出し、
前記制御手段は、前記操舵輪の転舵状態が適宜の目標転舵状態と同等になるようにして前記操舵輪を自動的に転舵させる際の制御ゲインを、前記検出手段により検出された前記摩擦状態量に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の自動操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め車両の所定移動状態毎に対して移動軌跡と目標転舵角との相互関係のデータを記憶しておき、例えば駐車時等において、車両が現在位置から適宜の目標位置まで移動する際の実際の移動軌跡を記憶あるいは演算し、操舵輪の転舵角が、記憶あるいは演算した移動軌跡に応じた目標転舵角と同等になるようにして操舵輪を自動的に転舵させる車両の自動操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３２１６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術に係る車両の自動操舵装置においては、予め設定された移動軌跡と目標転舵角との相互関係のデータに基づき操舵輪が自動的に転舵させられるだけであるから、車両の実際の移動状態を所定の移動状態と同等になるようにして精度良く制御することが困難となる場合がある。つまり、所定の移動状態に応じた目標転舵角を実現するために要する操舵トルクは、例えば各操舵輪の接地荷重や車両の速度やタイヤと路面との間の摩擦特性等に応じて変化することから、車両の移動軌跡に応じて操舵輪を転舵させるだけでは所定の移動状態を精度良く実現することが困難となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することが可能な車両の自動操舵装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両の自動操舵装置は、車両の操舵輪を操舵可能な操舵機構を駆動する駆動手段（例えば、実施の形態でのＥＰＳアクチュエータ１４）と、前記駆動手段により前記操舵輪を自動的に転舵させる制御手段（例えば、実施の形態での自動操舵制御部２４）とを備える車両の自動操舵装置であって、前記制御手段による自動的な転舵の実行停止かつ車両の走行停止の状態において、前記操舵輪を前記駆動手段の据え切りにより転舵させる据え切り手段（例えば、実施の形態での据え切り制御部２１）と、前記据え切り手段による転舵の実行時に、少なくとも車両状態または路面状態を検出する検出手段（例えば、実施の形態での転舵状態量検知部２２、摩擦状態量検知部２３）とを備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された車両状態または路面状態に基づき前記操舵輪を自動的に転舵させることを特徴としている。
【０００５】
上記の車両の自動操舵装置によれば、自動的な転舵の実行停止かつ車両の走行停止の状態で実行される据え切りによる転舵の実行時に、少なくとも車両状態（例えば、右方向最大操舵角θＲ、左方向最大操舵角θＬ等）または路面状態（例えば、路面摩擦係数μ等）を検出することにより、これらの検出結果に基づき、操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の自動操舵装置では、前記検出手段は、前記据え切り手段による転舵の実行時に、前記操舵輪の転舵状態に係る転舵状態量に対する所定の基準点を検出することを特徴としている。
【０００７】
上記の車両の自動操舵装置によれば、自動的な転舵の実行停止かつ車両の走行停止の状態で実行される据え切りによる転舵の実行時に、転舵状態量に対する所定の基準点（例えば、操舵角の中点等）を精度良く検出することができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の車両の自動操舵装置では、前記制御手段は、前記操舵輪の転舵状態が前記検出手段により検出された前記基準点に基づく適宜の目標転舵状態と同等になるようにして前記操舵輪を自動的に転舵させることを特徴としている。
【０００９】
上記の車両の自動操舵装置によれば、検出された基準点に基づき操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の本発明の車両の自動操舵装置では、前記検出手段は、前記据え切り手段による転舵の実行時に、前記操舵輪と路面との間の摩擦状態量を検出し、前記制御手段は、前記操舵輪の転舵状態が適宜の目標転舵状態と同等になるようにして前記操舵輪を自動的に転舵させる際の制御ゲインを、前記検出手段により検出された前記摩擦状態量に応じて設定することを特徴としている。
【００１１】
上記の車両の自動操舵装置によれば、自動的な転舵の実行停止かつ車両の走行停止の状態で実行される据え切りによる転舵の実行時に、操舵輪と路面との間の摩擦状態量（例えば、路面摩擦係数μ等）を精度良く検出することができ、検出された摩擦状態量に基づき操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の車両の自動操舵装置によれば、少なくとも車両状態（例えば、右方向最大操舵角θＲ、左方向最大操舵角θＬ等）または路面状態（例えば、路面摩擦係数μ等）の検出結果に基づき、操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の自動操舵装置によれば、据え切りによる転舵の実行時に、転舵状態量に対する所定の基準点（例えば、操舵角の中点等）を精度良く検出することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両の自動操舵装置によれば、検出された基準点に基づき操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の車両の自動操舵装置によれば、据え切りによる転舵の実行時に、操舵輪と路面との間の摩擦状態量（例えば、路面摩擦係数μ等）を精度良く検出することができ、検出された摩擦状態量に基づき操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る車両の自動操舵装置について添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施の形態による車両の自動操舵装置１０は、例えば図１に示すように、操舵角センサ１１と、速度センサ１２と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３と、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）アクチュエータ１４と、操作者により入力操作される入力操作部１５とを備えて構成されている。
操舵角センサ１１はステアリングホイールの回転角度であるハンドル角（操舵角）の方向と大きさを検出する。
速度センサ１２は、車両の速度（車速）を検出する。
【００１５】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３は、据え切り制御部２１と、転舵状態量検知部２２と、摩擦状態量検知部２３と、自動操舵制御部２４とを備えて構成されている。
据え切り制御部２１は、後述する自動操舵制御部２４による自動的な転舵の実行停止状態、かつ、速度センサ１２の検出信号に基づき検知される車両の走行停止状態において、操舵輪を据え切りにより左右に転舵させるための操舵トルク指令を出力し、ＥＰＳアクチュエータ１４を駆動する。ここで、据え切り制御部２１には、転舵状態量検知部２２により検知される転舵状態量の検知信号、例えば操舵角センサ１１の検出信号に基づき検知される操舵角の時間変化の検知信号が入力されており、所定方向に対する据え切りによる転舵の実行時に操舵角の時間変化が所定値以下となった時点で、この所定方向に対する最大転舵状態に到達したと判断して、据え切りにより転舵させるための操舵トルク指令の出力を停止する。
【００１６】
転舵状態量検知部２２は、据え切り制御部２１の制御により操舵輪が据え切りによって左右の何れかの転舵方向に転舵されている状態で、操舵角センサ１１の検出信号に基づき操舵角の時間変化を検知し、この時間変化が所定値以下であるか否かを判定する。そして、操舵角の時間変化が所定値以下であると判定された場合には、この時点で検出された操舵角検出値θを最大操舵角、つまり左右の各転舵方向に対する最大操舵角θＬ、θＲとして記憶する。そして、各最大操舵角θＬ、θＲに基づき、操舵角の基準点（例えば、中点等）を算出し、自動操舵制御部２４へ出力する。
摩擦状態量検知部２３は、据え切り制御部２１の制御により操舵輪が据え切りによって左右の何れかの転舵方向に転舵されている状態で、操舵角センサ１１の検出信号に基づき操舵角の角速度を検出し、この角速度と、例えば操舵輪の接地荷重およびステアリングギア比等の所定の操舵状態量とに基づき、操舵輪のタイヤと路面との間の摩擦係数（路面摩擦係数）μを検知し、自動操舵制御部２４へ出力する。
自動操舵制御部２４は、転舵状態量検知部２２により検知される操舵角の基準点と、摩擦状態量検知部２３により検知される路面摩擦係数μとに基づき、自動的な転舵を実行する。
【００１７】
本実施の形態による車両の自動操舵装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両の自動操舵装置１０の動作について説明する。
例えば、以下に示す一連の処理は、操作者が入力操作部１５を操作して車両の自動的な転舵の実行を指示した場合に実行される。
【００１８】
先ず、例えば図２に示すステップＳ０１においては、速度センサ１２の検出信号に基づき、車両の走行停止状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
そして、ステップＳ０２においては、先ず、この時点での操舵輪の転舵状態を始動時基準状態とし、例えば図３に示すように、この時点での操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値）θを始動時基準点、つまりゼロに設定する。これにより、この基準状態から右方向に転舵された場合には操舵角検出値として負の値（−θ）が操舵角センサ１１から出力され、この基準状態から左方向に転舵された場合には操舵角検出値として正の値（θ）が操舵角センサ１１から出力される。そして、所定の操舵トルクが出力されるようにしてＥＰＳアクチュエータ１４を駆動し、据え切りにより操舵輪を右方向に転舵させる。
なお、図３は始動時基準点が所定の中点よりも右方向にずれた状態である。
【００１９】
そして、ステップＳ０３においては、操舵角センサ１１の検出信号に基づき、所定時間幅での操舵角の変化量（操舵角変化量）が、例えばゼロ近傍の所定値以下であるか否かを判定する。
ステップＳ０３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０２に戻る。
一方、ステップＳ０３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、右方向の転舵に対する所定の限界状態（例えば図３に示す右フル転舵）に到達したと判断し、ステップＳ０４に進む。
そして、ステップＳ０４においては、この時点での操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値＝−θ）を右方向最大操舵角θＲとして設定（θＲ＝−θ）し、右方向の据え切りを開始した時刻から、この時点までの経過時間ｔを右方向時間ｔＲとして設定する。
【００２０】
次に、ステップＳ０５においては、所定の操舵トルクが出力されるようにしてＥＰＳアクチュエータ１４を駆動し、据え切りにより操舵輪を左方向に転舵させる。
そして、ステップＳ０６においては、操舵角センサ１１の検出信号に基づき、所定時間幅での操舵角の変化量（操舵角変化量）が、例えばゼロ近傍の所定値以下であるか否かを判定する。
ステップＳ０６の判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０５に戻る。
一方、ステップＳ０６の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、左方向の転舵に対する所定の限界状態（例えば図３に示す左フル転舵）に到達したと判断し、ステップＳ０７に進む。
そして、ステップＳ０７においては、この時点での操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値＝θ）を左方向最大操舵角θＬとして設定（θＬ＝θ）し、左方向の据え切りを開始した時刻から、この時点までの経過時間ｔを左方向時間ｔＬとして設定する。
【００２１】
そして、ステップＳ０８においては、右フル転舵の状態から左フル転舵の状態までの操舵角の変化量Δθ（＝θＬ−θＲ）が所定の上限値＃θ（例えば、１０００°等）以上であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０９に進み、このステップＳ０９においては、例えば操舵輪の転舵が障害物等によって規制されている状態や、例えば操舵輪のタイヤの空気圧が過剰に低下している状態や、例えばＥＰＳアクチュエータ１４や操舵角センサ１１に異常が発生した状態等の異常状態であると判定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０に進む。
【００２２】
そして、ステップＳ１０においては、操舵角の変化量Δθ（＝θＬ−θＲ）と、この操舵角の変化量Δθが発生するまでに要した時間つまり左方向時間ｔＬとに基づき、据え切りの実行時における操舵角の角速度ω（＝Δθ／ｔＬ）を算出する。
そして、ステップＳ１１においては、角速度ωと、例えば操舵輪の接地荷重およびステアリングギア比等の所定の操舵状態量とに基づき路面摩擦係数μを算出し、この路面摩擦係数μに基づき、自動的な転舵を実行する際に必要とされる制御ゲインの初期値等を設定する。
そして、ステップＳ１２においては、始動時基準点と所定の中点との角度差である操舵角補正値θＣ（＝θＬ−（Δθ／２））を算出する。
そして、ステップＳ１３においては、操舵角補正値θＣに基づき、左フル転舵の状態から中点まで据え切りを行う。
つまり、操舵角補正値θＣ（＝θＬ−（Δθ／２））が正の場合（θＣ≧０°）には、例えば図３に示すように、始動時基準点が所定の中点よりも右方向にずれた状態であり、この場合には、操舵角センサ１１から出力される操舵角検出値としての正の値（θ）が、操舵角補正値θＣ（＝θＬ−（Δθ／２））と同等になるまで右方向に据え切りを行う。
一方、操舵角補正値θＣ（＝θＬ−（Δθ／２））が負の場合（θＣ＜０°）には、始動時基準点が所定の中点よりも左方向にずれた状態であり、この場合には、操舵角センサ１１から出力される操舵角検出値としての負の値（−θ）が、操舵角補正値θＣ（＝θＬ−（Δθ／２））と同等になるまで右方向に据え切りを行う。
そして、この中点を新たに操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値）θに対する基準点として設定し、この中点から右方向に転舵された場合には操舵角検出値として負の値（−θ）が操舵角センサ１１から出力され、この中点から左方向に転舵された場合には操舵角検出値として正の値（θ）が操舵角センサ１１から出力されるように設定する。
そして、ステップＳ１４においては、操舵角センサ１１から出力される操舵角検出値と、検知した路面摩擦係数μに基づき算出した制御ゲインの初期値等に応じて、自動的な操舵の制御を実行し、一連の処理を終了する。
【００２３】
例えば図４（ａ）に示すように、車庫入れ動作の実行時に自動操舵制御が実行される場合では、先ず、車両左側面が車庫の入口位置に臨むようにして車両が車庫に横付けされた状態ａで操作者の入力操作により自動的な転舵の実行開始か指示される。これにより、上述したステップＳ０１からステップＳ１３の処理が実行され、操舵角補正値θＣに基づき、所定の中点まで操舵輪の据え切りが行われると共に、この中点が新たに操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値）θおよび操舵角に係る制御指令値に対する基準点（つまり各値がゼロとなる中点）として設定され、さらに、ステップＳ１４での自動操舵制御に対する制御ゲインの初期値が、据え切り動作の実行時に検知された路面摩擦係数μに基づき算出される。
そして、上述したステップＳ１４での自動操舵制御では、自動操舵制御部２４によって、操舵輪の転舵状態が目標転舵状態と同等になるように（例えば、操舵輪の転舵角が図４（ｂ）に示す規範転舵角θｒｅｆと同等になるように、かつ、制御ゲインの初期値が路面摩擦係数μに基づき算出された制御ゲインの初期値と同等になるように）制御される。例えば、車両が車庫に横付けされた状態ａから所定の前進移動距離Ｘｂだけ前進移動させられる際に、操舵角に係る制御指令値である規範転舵角θｒｅｆが右方向の所定値まで徐々に増大させられ、そして、規範転舵角θｒｅｆが所定値に到達した状態で所定距離だけ前進移動させられた後に、規範転舵角θｒｅｆが中点つまりゼロまで徐々に低減させられる。そして、移動距離が前進移動距離Ｘｂに到達することで前進移動が停止させられた状態ｂから所定の後進移動距離Ｘｃだけ後進移動する際に、規範転舵角θｒｅｆが左方向の所定値まで徐々に増大させられ、そして、規範転舵角θｒｅｆが所定値に到達した状態で所定距離だけ後進移動した後に、規範転舵角θｒｅｆが中点つまりゼロまで徐々に低減させられる。そして、移動距離が後進移動距離Ｘｃに到達することで後進移動が停止させられた状態ｃにおいて車庫入れ動作が終了となる。
【００２４】
上述したように、本実施の形態による車両の自動操舵装置１０によれば、据え切りによる転舵の実行時に、操舵角の基準点である中点および路面摩擦係数μを精度良く検知することができ、検知された操舵角の基準点および路面摩擦係数μに基づき、操舵輪を自動的に転舵させる制御を適切に実行することができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態においては、操舵輪を自動的に転舵させる制御の実行前に、操舵角補正値θＣに基づき、所定の中点まで操舵輪の据え切りを行うと共に、この中点を新たに操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値）θに対する基準点として設定するとしたが、これに限定されず、例えば、操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値）θに対する基準点を新たに設定せず、始動時基準点を保持した状態で、自動操舵制御の実行時に常時、操舵角センサ１１の検出値（操舵角検出値）θおよび操舵角に係る適宜の制御指令値を操舵角補正値θＣにより補正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の自動操舵装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示す車両の自動操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】操舵角に対する始動時基準点が所定の中点よりも右方向にずれた状態の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は自動操舵制御により車両を所定の駐車区画内に移動させる際の各移動状態を示す図であり、図４（ｂ）は自動操舵制御の実行時に設定される操舵角に係る制御指令値である規範転舵角θｒｅｆと移動距離Ｘとの関係の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  車両の自動操舵装置
１４  ＥＰＳアクチュエータ（駆動手段）
２１  据え切り制御部（据え切り手段）
２２  転舵状態量検知部（検出手段）
２３  摩擦状態量検知部（検出手段）
２４  自動操舵制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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